风洞天平的校准精度直接决定了风洞试验的气动载荷测量精度,为了提升天平校准的质量和效率,以BCS-100天平校准系统为研究对象,基于现代试验设计方法(modern design of experiments,MDOE)开展了风洞天平校准研究。针对单因子变量法(one f...风洞天平的校准精度直接决定了风洞试验的气动载荷测量精度,为了提升天平校准的质量和效率,以BCS-100天平校准系统为研究对象,基于现代试验设计方法(modern design of experiments,MDOE)开展了风洞天平校准研究。针对单因子变量法(one factor at a time,OFAT)天平校准中存在系统误差与响应量耦合的问题,采用MDOE的随机、重复和分块策略控制校准的系统误差,并选定响应面理论的中心复合设计方法生成校准矩阵。校准矩阵共计86个样本点,包括64个分级因子点、12个轴向因子点和10个中心因子点,其中所有样本点的加载顺序做随机化处理,并作为一个样本块在短时间内集中完成加载,中心因子点则用于满足重复原则。最后开展了OFAT和MDOE的对比校准,拟合载荷的残差正态概率分布显示MDOE校准中横侧向分量的样本点独立性更强,样本点残差最高可降低84%;检验载荷显示MDOE和OFAT两种方法中天平所有分量的综合加载重复性持平,MDOE校准中横侧向分量的综合加载误差最高可降低54%。研究表明MDOE能够有效降低校准的系统误差,提升横侧向小量的预测能力。展开更多
为了量化高超声速飞行器表面防热瓦缝隙的局部压力和热载荷,采用直接模拟Monte Carlo(direct simulation Monte Carlo,DSMC)方法模拟了稀薄滑移流区的防热瓦缝隙流动,考虑3类缝隙外形,即标准矩形缝隙、前部较浅缝隙和后部较浅缝隙,获得...为了量化高超声速飞行器表面防热瓦缝隙的局部压力和热载荷,采用直接模拟Monte Carlo(direct simulation Monte Carlo,DSMC)方法模拟了稀薄滑移流区的防热瓦缝隙流动,考虑3类缝隙外形,即标准矩形缝隙、前部较浅缝隙和后部较浅缝隙,获得缝隙底部形状变化对缝隙内部流动特征、缝隙表面压力和热环境的影响规律。结果表明:缝隙底部形状的变化几乎不影响缝隙顶部及其附近的流场,包括流线样式、涡核位置、分离/再附处的密度分布,从而对缝隙下游侧面顶部表面压力和热流的影响也可以忽略。然而,相对于标准矩形缝隙,缝隙前部或后部变浅都会导致其底面热流变大,尤其是缝隙后部变浅甚至会使得底面的峰值热流增大近100倍。防热瓦缝隙底面一般直接就是飞行器表面,在航天器防热设计中,应特别注意这类缝隙后部较浅情况下的底面压力和热载荷。展开更多
文摘风洞天平的校准精度直接决定了风洞试验的气动载荷测量精度,为了提升天平校准的质量和效率,以BCS-100天平校准系统为研究对象,基于现代试验设计方法(modern design of experiments,MDOE)开展了风洞天平校准研究。针对单因子变量法(one factor at a time,OFAT)天平校准中存在系统误差与响应量耦合的问题,采用MDOE的随机、重复和分块策略控制校准的系统误差,并选定响应面理论的中心复合设计方法生成校准矩阵。校准矩阵共计86个样本点,包括64个分级因子点、12个轴向因子点和10个中心因子点,其中所有样本点的加载顺序做随机化处理,并作为一个样本块在短时间内集中完成加载,中心因子点则用于满足重复原则。最后开展了OFAT和MDOE的对比校准,拟合载荷的残差正态概率分布显示MDOE校准中横侧向分量的样本点独立性更强,样本点残差最高可降低84%;检验载荷显示MDOE和OFAT两种方法中天平所有分量的综合加载重复性持平,MDOE校准中横侧向分量的综合加载误差最高可降低54%。研究表明MDOE能够有效降低校准的系统误差,提升横侧向小量的预测能力。
文摘为了量化高超声速飞行器表面防热瓦缝隙的局部压力和热载荷,采用直接模拟Monte Carlo(direct simulation Monte Carlo,DSMC)方法模拟了稀薄滑移流区的防热瓦缝隙流动,考虑3类缝隙外形,即标准矩形缝隙、前部较浅缝隙和后部较浅缝隙,获得缝隙底部形状变化对缝隙内部流动特征、缝隙表面压力和热环境的影响规律。结果表明:缝隙底部形状的变化几乎不影响缝隙顶部及其附近的流场,包括流线样式、涡核位置、分离/再附处的密度分布,从而对缝隙下游侧面顶部表面压力和热流的影响也可以忽略。然而,相对于标准矩形缝隙,缝隙前部或后部变浅都会导致其底面热流变大,尤其是缝隙后部变浅甚至会使得底面的峰值热流增大近100倍。防热瓦缝隙底面一般直接就是飞行器表面,在航天器防热设计中,应特别注意这类缝隙后部较浅情况下的底面压力和热载荷。
